Ничто во Вселенное не существует всегда в одном состоянии. Любой материальный объект меняется со временем. Звезды — не исключение из этого правила. Каждая из них минует несколько этапов эволюции. Все звезды проходят этап рождения, когда вещество стягивается силой гравитации в центр массы. Таким образом светила накапливают вещество. Когда его становится достаточно, вспыхивает новая звезда. С момента рождения масса влияет на то, как будет выглядеть звезда, какая у нее будет температура, сколько времени она просуществует, какие этапы пройдет на пути эволюции, и как закончит свое существование. На финальном этапе развития звезды имеющие массу меньше 1,4 от массы Солнца сбрасывают оболочки, превращаясь в белый карлик. Более массивные светила, как правило, взрываются. Именно эти взрывы мы называем сверхновыми звездами.
Природа сверхновых звезд
Как говорилось во вступлении сверхновые представляют собой результат мощного взрыва, которым заканчивает свое существование массивная звезда. Визуально этот взрыв выглядит как красивый разлет вещества в разные стороны. Самой известной сверхновой является «Крабовидная туманность». Именно ее можно рассматривать как пример причудливого рисунка, образованного вспышкой сверхновой.
Для ученых на земле взрыв сверхновой это еще и изменение физических параметров. Помимо вспышки видимого света, сверхновая звезда посылает во все стороны импульс разных излучений, начиная от микроволнового радиоизлучения, заканчивая гама-всплеском.
Также необходимо отметить, что сверхновые являются своеобразной фабрикой по производству атомов тяжелых веществ. Обычная звезда, какой бы не была ее яркость и масса, не может синтезировать атомы тяжелее железа. В результате взрыва сверхновой эти элементы появляются и разбрасываются на огромные расстояния в космическом пространстве.
Вспышка сверхновой достаточно редкое по человеческим меркам явление. На протяжении 50-ти лет происходит в среднем одно такое явление в пределах нашей галактики.
Типы сверхновых звезд
Все сверхновые ученые делят на два типа: Тип I и Тип II. В свою очередь типI подразделяется на подтипы Ia, Ib и Ic. Рассмотрим все типы сверхновых по порядку.
Сверхновые первого типа отличаются отсутствием водорода в спектрограмме. Существует три подтипа этих сверхновых.
Подтип Ia
По представлениям современной науки сверхновые данного подтипа порождаются звездными системами, состоящими из двух компонентов — небольшая по массе звезда и белый карлик. Перед возникновением сверхновой белый карлик начинает «воровать» вещество у звезды-компаньона. Накопив массу, которая известна под сложным названием «предел Чандрасекхара», белый карлик взрывается, образуя сверхновую. Сверхновые первого типа а довольно распространенное явление во Вселенной. Идентифицировать их можно по пику светимости, который идентичен для всех сверхновых подтипа Ia.
Подтип Ib
Сверхновые этого подтипа происходят от коллапсирущих ядер массивных звезд. Перед взрывом такие звезды сбрасывают водородную оболочку, обнажая ядро. Оно взрывается, благодаря чему возникает сверхновая звезда.
Подтип Ic
Сверхновые подтипа Ic, так же как и Ib, появляются при разрушении крупной звезды, однако в их спектрах отсутствует не только водород, но и гелий.
Сверхновые II типа
Сверхновые типа II появляются в результате взрывов звезд, чья масса превосходит солнечную в 8-15 раз. На протяжении своей жизни эти светила расходуют водород и гелий, накапливая более тяжелые элементы. Когда углерода и более тяжелых атомов становится так много, что звезда переваливает по массе за предел Чандрасекхара, гравитация становится сильнее плотности звезды. Звезда обрушивается на собственное ядро, после чего происходит взрыв, который и становится началом сверхновой.
Сверхновые второго типа тоже делятся на категории, которых всего две. Первая из них называется Liner. Сверхновые этого подтипа дают яркую вспышку, которая быстро затухает. Вторая категория сверхновых второго типа имеет название Plateau. Объекты этого подтипа светят долго. В спектрах всех сверхновых второго типа можно наблюдать линию водорода.
Как сверхновые воздействуют на Вселенную
Сверхновые, как и все звезды постепенно теряют свою светимость. Однако для Вселенной эти объекты имеют важную роль. Сверхновые — это «фабрики» по производству тяжелых частиц. Обычные звезды не смотря на чудовищное давление в их недрах, не способны синтезировать атомы тяжелее железа. Огромная энергия взрыва сверхновой звезды создает и разбрасывает по Вселенной такие элементы как: железо, медь, калий, неон, никель, торий, уран и другие.
Помимо позитивной роли, сверхновые звезды несут с собой катастрофы. Взорвавшаяся неподалеку от другой звездной системы сверхновая может сильно навредить обитаемой планете.
Для чего астрофизики изучают сверхновые
Изучение сверхновых помогает астрофизикам лучше понимать эволюцию разных звезд: от маломассивных светил, заканчивающих свой жизненный путь взрывом или сбросом оболочек, до крупных объектов, превращающихся в нейтронные звезды и черные дыры. Сверхновые дают возможность лучше понимать, какая участь ждет ту или иную звезду в будущем.
Интересны сверхновые и тем, что они напрямую влияют на химическую эволюцию Вселенной, производя тяжелые элементы.
Также сверхновые могут использоваться для измерения космических расстояний.
Влияют сверхновые и на историю. Например, взрывы сверхновых, указанные в исторических источниках могут помочь точнее датировать события. Например взрыв звезды (SN-1054), создавшей Крабовидную туманность был описан китайскими и японскими астрономами в 1054-м году.
Ну, и наконец, необходимо сказать, что сверхновые звезды — это очень красивое явление. Разлет вещества взорвавшейся звезды формирует очень необычные картины на небе, которыми можно любоваться на протяжении тысяч и миллионов лет.